¿La ley de conservación de la energía se mantiene a la escala más grande del universo?

Las personas están siendo engañadas por los proveedores de respuestas aquí en Quora y también por muchos profesores que deberían saber mejor. La conservación de energía funciona perfectamente bien en cosmología. Funciona globalmente en cualquier escala, es exacto e incluso funciona bien con energía oscura en el universo en expansión.

La ley de conservación de la energía puede derivarse en cualquier teoría de campo de la física utilizando el teorema de Noether que dice que se sigue del hecho de que las leyes de la física no cambian con el tiempo. Sorprendentemente, algunos cosmólogos se han confundido por el hecho de que el universo se está expandiendo, por lo que piensan que el teorema de Noether no se aplica. Esto está mal. El teorema de Noether solo requiere que las ecuaciones de la teoría no cambien, no la solución. El universo puede cambiar a medida que se expande, pero la forma en que se expande es la solución a las ecuaciones que no cambian con el tiempo.

La primera formulación correcta para la conservación de energía en cosmología fue dada por Einstein en 1916, poco después de formular la teoría de la relatividad general. Se han escrito otras formulaciones en libros de texto conocidos, incluidos los de Landau y Lifshitz, Dirac y Weinberg. Todas estas formulaciones para la energía son equivalentes. También se pueden encontrar en Wikipedia bajo pseudo-tensores. Para las personas que no les gustan los pseudotensores, existe una formulación covariante debido a Komar. No hay excusa para cualquiera que trabaje con relatividad general para no entender cómo funciona la ley de conservación de la energía en cosmología.

La ecuación para la energía en los modelos cosmológicos estándar para un universo en expansión que incluye radiación y energía oscura, así como la materia ordinaria, puede derivarse de estas formulaciones y es la siguiente:

[matemáticas] E = Mc ^ 2 + \ frac {\ Gamma} {a} + \ frac {\ Lambda c ^ 2} {\ kappa} a ^ 3 – \ frac {3} {\ kappa} \ dot {a} ^ 2a – Ka = 0 [/ matemáticas]

[matemática] E [/ matemática] es la energía total en una región en expansión de volumen [matemática] a (t) ^ 3 [/ matemática]. Esto siempre llega a cero en una cosmología perfectamente homogénea.

[matemática] a (t) [/ matemática] es el factor de expansión universal en función del tiempo normalizado a 1 en la época actual. Comenzó como cero y aumenta con el tiempo a medida que el universo se hace más grande.

[math] \ dot {a} [/ math] es la derivada de [math] a [/ math] con respecto al tiempo, en otras palabras, es la tasa de expansión del universo.

[matemáticas] M [/ matemáticas] es la masa total de materia en la región

[matemáticas] c [/ matemáticas] es la velocidad de la luz

[matemáticas] \ Gamma [/ matemáticas] es la densidad de radiación cósmica normalizada a la época actual

[matemáticas] \ Lambda [/ matemáticas] es la constante cosmológica también conocida como energía oscura, que se considera positiva.

[math] \ kappa [/ math] es la constante de acoplamiento gravitacional. En términos de la constante gravitacional de Newton [matemáticas] G [/ matemáticas] es [matemáticas] \ kappa = \ frac {8 \ pi G} {c ^ 2} [/ matemáticas].

[matemática] K [/ matemática] es una constante que es positiva para el espacio cerrado esférico, negativa para el espacio hiperbólico y cero para el espacio plano.

Esta ecuación nos dice que la energía positiva en la materia, la radiación y la energía oscura está perfectamente equilibrada por una cantidad negativa de energía en el campo gravitacional que depende de la tasa de expansión del universo. A medida que el universo se expande, la escala de longitud [matemática] a (t) [/ matemática] aumenta. La cantidad de energía en la materia ordinaria [matemática] Mc ^ 2 [/ matemática] es constante en un volumen en expansión. La energía de radiación [matemática] \ frac {\ Gamma} {a} [/ matemática] disminuye debido al desplazamiento al rojo cósmico y la cantidad de energía oscura [matemática] \ frac {\ Lambda c ^ 2} {\ kappa} a ^ 3 [ / math] aumenta a medida que se expande el volumen. La tasa de expansión debe ajustarse para que la energía gravitacional negativa equilibre la suma de estas energías. En particular, la energía oscura debe convertirse finalmente en el término positivo dominante y la expansión del espacio se acelera para equilibrar la ecuación energética.

La energía no se conserva en la relatividad general. Permítanme repetir eso de una manera ligeramente diferente.

La energía no siempre se conserva globalmente en la relatividad general, y es difícil incluso saber qué se quiere decir con energía total, hay más de una definición posible.

Siempre hay una ley local diferencial de conservación de energía para los campos de materia en la relatividad general, que relaciona cómo la energía y el momento de la materia solo cambian a medida que el espacio-tiempo cambia y la materia interactúa, lo cual es válido muy cerca de cualquier punto dado en el espacio-tiempo Esta ley se deriva directamente de las ecuaciones de Einstein.

Pero solo hay casos especiales en la relatividad general, cuando se puede construir una cantidad más global como la energía, que es útil en un volumen de tamaño finito e incluye una contribución tanto de la materia como del campo gravitacional, que se puede decir que es conservado.

La cosmología [matemática] \ Lambda [/ matemática] – [matemática] \ text {CDM} [/ matemática] no es uno de esos casos.

Esto ha sido conocido por las personas que trabajan en GR desde que se inventó la teoría, pero de alguna manera el conocimiento no ha escapado al público en general.

Sin embargo, hay muchas personas a las que les gustaría decir que también hay una densidad de energía asociada con el campo gravitacional, en general la relatividad, y cuando eso se agrega a la densidad de energía total de la materia y todo lo demás, todavía se conserva cantidad.

El problema con esto es que los diversos tensores de impulso de energía posibles del campo gravitacional que la gente ha construido, comenzando con Einstein, resultan ser solo pseudo-tensores, y la densidad de energía asociada no se transforma adecuadamente, por lo que es solo para soluciones muy especiales de GR que pueden tener sentido a partir de la suma de la densidad de energía local de la materia y el campo gravitacional.

Lo mejor que se puede hacer en general, incluso después de poner condiciones especiales en el espacio-tiempo, es dar sentido a la integral total de la suma de materia y energía del campo gravitacional sobre todo el espacio-tiempo, que es algo Mucho menos útil.

Lo siento, esa no es la explicación de un laico, pero este es un caso en el que es realmente necesario mirar las matemáticas para ver realmente cómo funciona. Aquí hay un muy buen artículo de John Baez sobre el tema, pero tal vez sea un poco pesado si no sabes mucho sobre espacios curvos:

http://math.ucr.edu/home/baez/ph

Cuando el espacio se expande, la densidad de energía debido a la constante cosmológica [matemática] \ Lambda [/ matemática] de hecho se mantiene constante como dice el artículo de Wikipedia que citó en un comentario, pero la contribución a la energía total del universo asociada con este “vacío” “La energía aumenta, ya que el volumen del universo aumenta con el tiempo cosmológico.

Tenga en cuenta que esto no es nada nuevo o sorprendente en cosmología, algo similar también fue cierto de la energía asociada con el fondo cósmico de microondas: esta energía total cae a lo largo del tiempo cosmológico, debido al desplazamiento al rojo cosmológico.

Contrariamente a lo que la mayoría de la gente parece creer, la Ley de Conservación de la Energía, no es una ley empírica que solo se puede encontrar analizando datos y mediciones (aunque tal vez comenzó así). Esta ley es una declaración matemática (como el principio de incertidumbre de Heisenber), puede derivarse de elementos más básicos de una teoría.

Consideremos una esfera perfecta, tiene un solo color, no hay detalles, la superficie es la misma en todas partes. Digamos que puedes echar un vistazo a la esfera (toma una foto si quieres) por un momento, luego debes mirar hacia otro lado. Luego giro la esfera de alguna manera, y puedes mirar de nuevo. Como se trataba de una esfera perfecta, no podrás decirme cómo, o incluso si, giré un poco la esfera. Es simplemente imposible por la naturaleza del objeto. Llamamos a esto Simetría rotacional.

Ahora, si tuviera que crear un modelo matemático de esta esfera, me gustaría incorporar de alguna manera este atributo en ella, quiero que mi modelo sea invariable bajo rotaciones.

Resulta que esto tiene algunas consecuencias. El teorema de Emmy Noether (Hooray, ahora conoces a otra mujer que era muy importante para la ciencia y las matemáticas), nos demuestra que cada simetría (como la simetría rotacional anterior) tiene una cantidad conservada relacionada con ella. En otras palabras, me das una simetría del modelo y luego te daré algún tipo de cantidad que permanece igual en el tiempo.

Por ejemplo, si el sistema tiene una simetría rotacional, significa que se conserva el momento angular. Si un sistema tiene simetría de traducción espacial (se ve igual sin importar cuántos pasos hacia la derecha, izquierda, frente, etc., tome, como un plano infinitamente grande), significa que se conserva el impulso.

Ahora, si un sistema tiene una simetría de traslación de tiempo (es decir, no importa a qué hora se defina como 0), entonces resulta que hay una cierta cantidad conservada que podemos identificar con lo que llamamos energía. La energía es un número conectado a un sistema y este número no cambia con el tiempo, eso es todo.

Si nuestro universo no tiene simetría traslacional en el tiempo (que podría no tener, ya que tiene un principio y quizás un final), entonces la conservación de la energía no es precisa.

Sin embargo, hay otra forma de romper la Conservación de Energía. La Conservación de la Energía se basa en un aspecto simple del espacio: que es plano. El espacio plano permite ciertas simplificaciones en el teorema de Noether, en el espacio curvo (como un agujero negro), no se conserva la energía, sino la densidad de energía.

Esto también se puede medir en la realidad. Sabemos que nuestro universo se está expandiendo, por lo tanto, un fotón que se fue a algún lugar con una cierta frecuencia, debido al desplazamiento al rojo, llegará a otro lugar con una frecuencia más baja y, por lo tanto, una energía más baja.

Esto ya se conoce desde hace varias décadas, pero supongo que no lo enseñan en la escuela porque solo necesitan que resuelvan piedras que caen y lanzan misiles y tal, y para eso, la conservación de la energía es útil y lo suficientemente correcta.

La ley de la termodinámica o la conservación de los estados de masa que la materia no se puede crear ni destruir, solo puede cambiar de forma o de forma.

Ahora, a tu punto de expansión del universo “de vez en cuando”, permíteme señalar que no hay un “ahora y entonces”, el universo siempre se está expandiendo (¿después de todo este tiempo, Severus?) SIEMPRE

Sin embargo, lo que es alucinante es que la tasa de expansión se está acelerando, parecía violar la ley de la termodinámica hasta que descubrimos la ENERGÍA OSCURA.

Pero dejemos de lado la materia oscura y veamos otra fuente de energía. Ligero o precisamente diciendo estrellas.

Es cierto que el universo solo tenía H y Él publicó big bang y los elementos más pesados ​​surgieron (por fusión) dentro de los hornos ardientes de las estrellas, la energía liberada, lo que parecía estar violando la ley de conservación de la masa, se contabilizó en Albert Famosa ecuación de Einstein

E = Mc ^ 2

Resultó que la masa total de los elementos de partida era ligeramente mayor que la masa de los productos, pero la pérdida de masa correspondía perfectamente a la ganancia de energía. Y esto va por la ley de la termodinámica.

En cuanto a la energía oscura, ningún científico ha logrado un avance potencial, pero lo que los estudios actuales sugieren es que la energía oscura no aumenta ni disminuye, es constante en el universo. La cantidad de energía oscura es constante tanto en el espacio como en el tiempo: aproximadamente una centésima millonésima de un ergio por centímetro cúbico. No se diluye, incluso cuando el espacio se expande.

Ahí vas
Ni las estrellas, ni la energía oscura (aunque sea tan misteriosa como es) violan la ley de la termodinámica, y por lo tanto, la expansión del universo va de la mano dentro de las dimensiones físicas de las leyes 4 en las que vivimos.

Espero haber respondido tu pregunta

La expansión del universo, especialmente debido a la misteriosa energía oscura, significa que la energía no se conserva.
En un sistema aislado / cerrado, la ley de conservación de energía aún se mantiene. Pero teniendo en cuenta todo el universo, se va por la ventana.
Por cierto, la teoría de la relatividad general no necesita la energía para ser conservada.

Llegando a los agujeros negros. No violan la ley de conservación de la energía. Al menos con respecto a la materia normal, la radiación y la materia oscura.
De hecho, debido a la ley de conservación de la energía, Stephen Hawking propuso que los agujeros negros se evaporen.
Debido a las fluctuaciones cuánticas, los pares de partículas anti-partículas se crean por un momento dividido y desaparecen, esto se debe al principio de incertidumbre y no viola la ley de conservación de la energía.
Si una pareja de este tipo llega a existir cerca del horizonte de eventos del agujero negro, una partícula podría caer en el agujero negro, mientras que la antipartícula escaparía del agujero negro. Como no podemos tener energía creada de la nada durante mucho tiempo, se cree que la partícula que cae en el agujero negro tiene energía negativa y cancela algo de energía del agujero negro. Las partículas que escapan constituyen la radiación de Hawking y, debido a este proceso, el agujero negro se evapora y desaparece con el tiempo, realmente mucho tiempo.
La paradoja de la información afirma que un agujero negro aparentemente destruye el contenido de información de cualquier cosa que caiga en él. Lo cual está prohibido por la teoría cuántica. La ley de conservación de la información es uno de los principios básicos de la teoría cuántica moderna.
La evaporación de los agujeros negros empeoró las cosas porque antes se propuso que la información se encerrara en el agujero negro y no se destruyera. Un agujero negro que se evapora conduciría a la destrucción de esa información porque no existe un mecanismo para que la información oculta detrás del horizonte de eventos encuentre una salida al universo a través de la radiación de Hawking.
Recientemente Hawking propuso que la información permanezca en el horizonte de eventos mientras que la partícula podría caer en el agujero negro. Y cuando la radiación de Hawking emana del horizonte de eventos, lleva esa información junto con ella, al universo. El jurado aún no se ha pronunciado sobre este tema y nadie tiene una teoría concluyente de cómo funcionan realmente las cosas.

Los agujeros blancos son una de las soluciones de las ecuaciones de gravedad en la teoría de la relatividad general de Einsteins. Teóricamente es un objeto que no permite que nada caiga en él y sigue arrojando cosas. Algunos dicen que los agujeros blancos forman el otro lado de los agujeros negros.
Básicamente, estas son solo construcciones teóricas curiosas y no se han observado en nuestro universo. Es probable que sean peculiaridades matemáticas y no existan en la naturaleza. Hay muchas soluciones a la ecuación de la teoría y no todas necesariamente tienen que mapearse a un fenómeno real en la naturaleza.

Esta es una pregunta muy complicada, ya que el origen del universo y los agujeros negros aún no se comprenden completamente. La expansión del universo, sin embargo, no requiere la “creación” de nueva energía. Todo dependía de las condiciones iniciales, que no se comprenden completamente. Lo que sabemos es que toda la energía en el universo estaba presente al principio, se cree que se condensa en un solo punto más pequeño que el núcleo de un átomo, y estalló abruptamente en una explosión colosal, también conocida como Big Bang. Y la expansión del universo es la misma explosión que todavía está ocurriendo.

Ahora, dado que esto sucedió hace mucho tiempo, 13.800 millones de años, los científicos esperaban que esta expansión se desacelerara debido a la naturaleza atractiva de la materia a través de las interacciones gravitacionales. Sin embargo, para su sorpresa, descubrieron que sucedía lo contrario: ¡la tasa de expansión se está acelerando! Inicialmente, se pensó que era un error, un error de medición o cálculo, pero los resultados fueron consistentes y persistentes. Entonces, los científicos que hicieron ese descubrimiento (ahora galardonados con el Premio Nobel) decidieron publicar sus hallazgos, y sus observaciones fueron confirmadas por otros científicos.

Este descubrimiento abrió un campo de estudio completamente nuevo: la energía oscura. Ese fue el nombre dado a la misteriosa fuerza repulsiva que se cree que es la responsable del fenómeno desconcertante, y se llama energía oscura porque no tenemos la menor idea de lo que es. Esta energía no se creó después del Big Bang, siempre existió, por lo tanto, no violaba ninguna ley fundamental allí. Lo que cambió fue que no éramos conscientes de esa fuerza antes.

Y los agujeros negros son igualmente desconcertantes, los modelos actuales que la ciencia usa para explicar el universo simplemente no solicitan agujeros negros. La física como la conocemos se descompone cuando se aplica a ese problema. Para entenderlos necesitamos desarrollar una nueva física más allá de la Relatividad Especial y la Mecánica Cuántica, en esencia combinando los dos, que, extrañamente, son completamente incompatibles. La relatividad especial explica con éxito la gravedad hasta el nivel atómico, pero no explica las interacciones subatómicas, mientras que la mecánica cuántica explica el reino subatómico con un éxito asombroso, pero es tan extraño que nunca podría aplicarse en la escala macro. El problema es que los agujeros negros son objetos macro que no pueden explicarse usando la Relatividad Especial y la mecánica cuántica no está equipada para lidiar con la gravedad (simplemente la ignora). Los agujeros negros solo pueden explicarse con una teoría de la gravedad cuántica (QGT), el santo grial de la física, un problema extremadamente complejo que ocupó las mentes de los científicos más brillantes durante el siglo pasado. Hasta ahora, los QGT propuestos no se pueden probar (algunos creen que nunca lo haremos), por lo que no son muy útiles.

La energía se conserva cuando las ecuaciones que describen el sistema no cambian (invariante) en las traducciones de tiempo. Esta es una consecuencia del teorema de Noether.

La mayoría de los sistemas con los que tratamos, tanto en la mecánica newtoniana como en la mecánica cuántica, son de hecho invariantes en la traducción del tiempo. Sin embargo, cuando se tiene en cuenta la relatividad general, el espacio-tiempo en sí mismo es una entidad dinámica y, por lo general, se viola la invariancia de traducción en el tiempo.

Por lo tanto, la energía no se conserva en la relatividad general.

El ejemplo que describiste que involucra la energía oscura es perfectamente bueno. Sin embargo, tenga en cuenta que en realidad no necesita energía oscura para demostrar que la energía no se conserva; Es cierto para cualquier universo que se describe por la relatividad general, ya sea que contenga o no energía oscura.

Otro buen ejemplo es la energía de los fotones. A medida que el espacio se expande, la longitud de onda del fotón aumenta (todas las distancias aumentan, ¡así que eso incluye la longitud de onda del fotón!). Esto se llama “desplazamiento al rojo”. Dado que la energía es inversamente proporcional a la longitud de onda, esto significa que la energía de los fotones disminuye a medida que el espacio se expande.

Existe esta cosa inexplicable conocida como energía oscura. Hasta donde yo sé, hasta el 70% del universo consiste en energía oscura. Esta es la energía que explica la aceleración de expansión del universo. Esta energía oscura es lo que hace que el universo se expanda, y algunos científicos creen que desgarrará toda la materia en partículas subatómicas en unos pocos millones de años. En este momento, nadie puede explicar adecuadamente la energía oscura, tal vez descubramos algo en el futuro. Tenga en cuenta que la energía oscura se llama así porque no es de color oscuro. Se llama así porque no podemos observarlo correctamente. Solo podemos observar sus efectos. Pero si hay energía oscura en el universo, también hay materia oscura, lo que evita que la tasa de expansión sea demasiado alta. Tampoco sabemos muchas cosas sobre la materia oscura (estamos en la oscuridad sobre la materia oscura y la energía oscura). Salud. 🙂

Si lo piensas bien, estas dos teorías no se contradicen entre sí. Es solo que la densidad de energía y materia (misma cosa) del universo está disminuyendo a medida que se expande, por lo que la energía + materia permanece constante.

También hay tres tipos de teorías de expansión, que son

  1. El universo abierto: se expande para siempre
  2. El universo cerrado: se expande hasta extenderse, luego la gravedad lo obliga a colapsar sobre sí mismo causando otra gran explosión.
  3. El universo plano: se expande y se detiene allí.

Actualmente, los astrónomos están tratando de determinar el destino del universo tratando de descubrir qué tipo de universo es.
Espero que mi respuesta ayude.

La ley no se viola en ninguna parte.
Masa / energía es una entidad. Las dos formas pueden convertirse entre sí.
Sin embargo, la cantidad total de materia / energía es una constante.
Sin embargo, en lo que respecta a la expansión, los científicos sienten que una misteriosa energía oscura (que constituye aproximadamente el 76% de nuestro universo) impulsa la expansión. También hay un 20% de materia oscura, de la cual, de nuevo, sabemos poco o nada.
(Sin embargo, no sabemos qué es, así que no puedo ofrecer más detalles sobre cómo sucede eso).

Si bien su modelo no es del todo correcto, no está completamente equivocado. La forma más sencilla de imaginar las características del espacio en expansión es en términos de densidad de energía constante. No sabemos si esto es correcto, pero si es así, la energía total del espacio solo aumentaría, pero esto no incluye la energía almacenada en las partículas y sus interacciones. Si la suma de todos los demás términos de energía disminuye a la misma velocidad que aumenta la energía de vacío, el total aún sería constante.

De hecho, el modelo más popular del universo es uno en el que la energía total comenzó como cero y continúa siendo cero. Esto puede funcionar porque la energía gravitacional es negativa. Si el universo observable no tiene energía total cero, el cosmólogo no comprende cómo podría haber evolucionado de la manera en que lo hizo. Eso hace que esta idea de cero energía total sea bastante popular.

Básicamente, no sabemos la respuesta a su pregunta, pero la mayoría de los físicos y cosmólogos aún mantienen la idea de que la energía se conserva en el universo observable. Es una idea simple y una idea poderosa, y a menos que se pruebe que está equivocada, continuaré aceptándola.

Pregunta interesante, pero nadie tiene una respuesta definitiva. Podemos comentar sobre la energía de un sistema solo si somos un observador, pero, por desgracia, no podemos ser un observador del universo entero que está dentro de él. Siempre estaremos en el marco del universo y, por lo tanto, no podemos saber si se está acelerando en absoluto.

Ahora, si sabe, la energía puede ser absorbida / emitida por un sistema, pero una cantidad IGUAL de energía se perderá.

Cuando inflamos un globo, le damos energía para expandirse (se pierde una cantidad igual de nosotros. Esta energía se almacena como energía potencial (en la goma) hasta que explota. Estire una banda de goma: si la toca, encontrará que se enfría. Pero eso no significa que su energía sea constante. Definitivamente ha ganado energía de nosotros mientras la estira, lo que se guarda como energía potencial.

Básicamente, si el universo se está expandiendo, debe obtener energía de algún lado, lo que nos hace creer que hay algo fuera de él. Un Dios, o lo que sea que quieras llamar la fuerza impulsora.

Idealmente, la energía no debería ser constante, pero no podemos decir nada ya que no tenemos una prueba sólida, o contacto con alguien que está observando el universo desde afuera.

Su pregunta no puede ser respondida actualmente, pero con suerte algún día recibiremos una respuesta. No soy un profesional en el tema, y ​​algo de lo que he mencionado puede tener lagunas. Perdóname por lo mismo, solo respondo con mi comprensión personal de la ciencia.

Sí, la conservación de la energía se aplica en las escalas más grandes, incluida la de todo el universo en expansión, a pesar de lo que dice el 90% de las respuestas aquí. La conservación de la energía es la razón por la que vivimos en un universo de energía cero.

La relatividad general es nuestra teoría de la gravedad que describe la cosmología y, en 1951, Landau y Lifshitz describieron un pseudotensor de estrés-energía-momento para manejar la conservación de la energía y el momento en un universo dinámico con espacio-tiempo curvo. La aparente pérdida de energía por los fotones desplazados hacia el rojo a medida que el universo se expande se compensa con un aumento en la energía gravitacional, que ralentiza la expansión, más de lo contrario sería el caso.

Todo lo relacionado con la materia / energía oscura en algunas de las respuestas es un arenque rojo completo. Ambos son manejados fácilmente por la relatividad general.

Anexo: para abordar directamente la cuestión sobre la energía oscura, que supongo, como lo hace la mayoría de la gente, es solo la constante cosmogical de la relatividad general; A medida que el universo se expande, la energía oscura * densidad * permanece igual, empequeñeciendo la densidad de energía de la materia; la energía gravitacional * densidad * también permanece constante porque es * negativa *. Según las ecuaciones de Friedmann, la velocidad de la expansión (el factor de Hubble) es una medida de la densidad de energía gravitacional (negativa), de ahí la expansión acelerada (que es otra forma de decir que el factor de Hubble no cae a cero). Un poco complicado, es cierto, pero tan lejos de la expansión acelerada que viola la conservación de la energía, es la conservación de la energía lo que realmente impulsa la expansión acelerada del universo.

La conservación de energía se aplica a sistemas cerrados. La mayoría de los sistemas cerrados están artificialmente cerrados. El Universo en sí mismo es posiblemente un sistema naturalmente abierto. A medida que el espacio mismo se expande, se agrega una mayor energía al Universo que parece impulsar una mayor expansión. Esta retroalimentación positiva podría ser la “energía oscura” responsable de la expansión acelerada del Universo.

Curiosamente, la expansión del Universo también resulta en una entropía creciente a pequeña escala. Esto debido a los grados adicionales de libertad disponibles en el volumen expandido. Por lo tanto, podría ser que la energía adicional en la escala cósmica se equilibre de alguna manera mediante el aumento de la entropía a pequeña escala.

Esta es una excelente pregunta, y en mi opinión, no obtendrá ni una buena respuesta. Lo mejor que se me ocurre es que hay demasiado sobre el Universo que no entendemos que la pregunta no tiene respuesta en este momento.

Un punto es que la existencia de energía oscura está causando que el Universo se expanda a un ritmo acelerado, PERO no de manera uniforme con el tiempo, sino más aún ahora. A nivel personal, todavía no estoy convencido de que esta expansión acelerada sea real, porque depende de manera crítica de que otra cosa (la potencia de las velas de las supernovas 1A) sea constante, y para mí, la composición de las estrellas era diferente en ese momento. (Lo que vemos de un 1A es la luz emitida desde la capa externa, que en realidad proviene en gran medida de la estrella asociada).

Pero digamos que es real. ¡Entonces se debe crear energía oscura porque la fuerza o expansión aumenta a medida que el Universo se vuelve menos denso! Supongo que, alternativamente, el Universo podría estar expandiéndose en un mar de energía oscura, y las fuerzas atractivas se diluyen con la expansión, mientras que la fuerza repulsiva es constante.

Sin embargo, el problema es que no tenemos la menor idea de qué es la energía oscura, de dónde proviene o por qué tiene las propiedades que tiene, y finalmente, incluso si realmente es así. Supongo que simplemente tenemos que esperar hasta que comprendamos más.

Algo así como.

“A la larga”, masa + energía se conserva estrictamente, pero por un tiempo muy corto se le permite “malversación del banco de energía” siempre que la energía prestada se vuelva a depositar antes de que se pierda. La cantidad de energía que puede “tomar prestada” durante un tiempo [matemática] \ delta t [/ matemática] es [matemática] \ delta E \ aprox \ hbar / 2 \ delta t [/ matemática].

Así es como funcionan las teorías de campo cuántico. Se crea una partícula intermediaria “virtual” con energía relativista total (incluida la masa) [matemática] \ delta E [/ matemática] y es reabsorbida por un participante diferente en un tiempo [matemática] \ delta t \ aprox \ hbar / 2 \ delta E [/ math], llevando así el impulso entre las dos partículas y efectuando una “fuerza”. Cuanto más pesado es el intermediario, más corta es la [matemática] \ delta t [/ matemática] y más corta es la distancia que puede viajar; de ahí el muy corto alcance de la fuerza nuclear fuerte.

De nuevo … una cuestión de interpretación. ¿Cuál es el contexto y la definición de ENERGÍA? ¿Existe el espacio? ¿Qué es el espacio en sí mismo si careciera de toda materia? ¿La “caja llamada espacio” deja de existir? El espacio y la energía para mi débil mente son difíciles de definir, universalmente. Lo que significa que nuevamente podemos tomar libertades derivando ecuaciones de suposiciones irracionales, suponiendo que entendamos algo de lo que no tenemos idea. Va a la pregunta de “¿qué vino primero, la caja de espacio o las cosas que contiene”? ¿El área del espacio es finita o infinita? Si es infinito, todas las apuestas están apagadas … ¡probablemente todos estemos equivocados, incluido el Sr. Einstein! Si es finito, ¿cuál es su composición antes de ponerle materia (material de sustancia energética)? ¿Se está expandiendo realmente el universo, incluso si hay algún tipo de evidencia débil de alguna suposición mal aplicada de alguna prueba mal diseñada para determinar esto? Estas son conclusiones enormes. Dado que algunos experimentos de física cuántica han demostrado que el observador (nosotros) parece tener una influencia en el resultado de una prueba, entonces ¿cuál es la conexión de la conciencia humana con la interpretación de la conclusión observada? De una manera loca aquí, creo que Tesla pudo haber estado más cerca de comprender el sustrato o el estado de origen de una forma de energía (usando el término para definir la capacidad de una cosa que tiene la capacidad de convertirse en otra) y la comprensión de conexión de conciencia a ello. Todos los demás físicos y magos de las matemáticas necesitan tener alguna forma de materia, cualquier materia primero para derivar un mecanismo para las cosas. Una vez más … podemos pasar la vida debatiendo la teoría y hacemos un excelente trabajo haciendo teoría, de hecho … ¿nos estamos perdiendo algo? Supongo que esta no es una gran respuesta a la pregunta, pero es un intento honesto de hacernos pensar.

Si. La energía total del universo, incluidas las contribuciones positivas de la materia, la radiación y la energía oscura, y también las contribuciones negativas de la gravedad o, de manera equivalente, la forma del espacio-tiempo, siempre es 0.

Considere en el aspecto termodinámico, la teoría general aceptada es la entropía de los aumentos del universo, si es así, entonces debe haber alguna transferencia de masa o energía, ya que consideramos que el universo es un sistema, pero una vez más surge la pregunta de cuál es el entorno de ¿¿¿¿¿universo????? Simplemente ponga un límite sobre el universo y considérelo como un sistema aislado … ahora aumenta la entropía del universo y esto es solo a través de la generación de entropía. Entonces, si el universo se expande, un movimiento más aleatorio de partículas provoca la generación de entropía. Así, el universo se expande … por lo tanto, no existe una viotación de la conservación de la energía como si consideras el universo como un sistema aislado, entonces el cambio en la energía del sistema es cero … por lo que no hay aumento ni producción de energía …

La teoría de por qué el universo se está expandiendo es
La energía oscura, que es aproximadamente el 70% de la energía en todo el universo, tiene presión negativa (puede tener presión negativa solo si su energía potencial es mucho más que su parte cinética)
Debido a que tiene una presión negativa, está alejando las cosas y, por lo tanto, el universo se está expandiendo.

La energía oscura que es responsable de la expansión está cambiando su energía potencial a energía cinética para que se conserve la energía.

Me gustaría estar en desacuerdo en que eventualmente todo colapsará y se formará
Un nuevo big bang
Creo que todo el tejido del espacio-tiempo será desgarrado por la energía oscura, incluso desgarrando las moléculas y los átomos.